Propriétés d'usage et mécanismes d'hydratation du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier de Haut Fourneau] à haute teneur en sulfate de calcium PDF Download
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![Propriétés d'usage et mécanismes d'hydratation du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier de Haut Fourneau] à haute teneur en sulfate de calcium PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/YuyozQEACAAJ?fife=w150-h200)
Author: Charlotte Kedziora
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Category :
Languages : fr
Pages : 198
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Book Description
L'étude menée s'attache à évaluer le potentiel d'activation du laitier de haut fourneau dans un liant ternaire constitué de ciment alumineux, de sulfate de calcium et de laitier. Dans ce système ternaire, le constituant majoritaire est le sulfate de calcium. Le potentiel d'un tel système n'est pas encore connu mais cette étude vise à renseigner sur les principaux avantages et limites d'utilisation. D'un point de vue des propriétés d'usage de ce liant, la prise, le durcissement rapide et la montée des résistances sont assurés par le liant ettringitique. Ensuite, et uniquement si la dessiccation est évitée, le laitier de haut fourneau réagit et dans ce cas, l'apport du laitier dans de tels systèmes est double. Il contribue à l'augmentation des performances mécaniques à moyen et long terme et à limiter l'expansion sous eau. D'un point de vue de la compréhension des mécanismes d'hydratation, une démarche expérimentale originale est mise en place et dévoile le potentiel du laitier. Elle est basée sur la comparaison des performances obtenues avec différentes cures. Le potentiel d'hydratation du laitier est amplifié lorsque le système subit un séchage puis une réhydratation. Cependant, les techniques utilisées (diffraction des rayons X et calorimétrie différentielle à balayage) ne sont pas adaptées au suivi et à la quantification de laitier consommé. Ainsi, la compréhension de l'hydratation s'appuie sur des techniques dites indirectes. Une semi-quantification par diffraction des rayons X est réalisée pour le suivi et l'évaluation de la mayénite, le sulfate de calcium (anhydre ou dihydraté), la syngénite et l'ettringite, l'analyse thermogravimétrique permet de mesurer le degré d'hydratation du système, et la porosimétrie mercure informe sur les changements microstructuraux. La plus grosse difficulté dans ces travaux a porté sur le suivi et la quantification des phases amorphes (anhydres ou hydratées), telles que le laitier, les gels de C-S-H et d'AH3, et c'est pour cette raison qu'une approche par modélisation a été mise en place afin d'identifier le rôle de chaque constituant du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier] et particulièrement du laitier lors de l'essai de réhydratation. L'approche par modélisation permet de mieux identifier les phénomènes chimiques et physiques ayant lieu lors de l'hydratation du liant. Elle est utilisée pour expliquer les observations macroscopiques (comme les performances mécaniques) et aide à déterminer les cinétique d'hydratation dans le milieu poreux. Le modèle utilisé n'est pas encore parfaitement au point mais il a permis d'identifier les différentes séquences d'hydratation (à savoir que le liant ettringitique réagit dans les premiers instants et qu'ensuite, l'hydratation de l'anhydrite entraine la formation de gypse et l'hydratation du laitier est effective à long terme) et de confirmer que la réaction du laitier est lente.
![Propriétés d'usage et mécanismes d'hydratation du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier de Haut Fourneau] à haute teneur en sulfate de calcium PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/YuyozQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Charlotte Kedziora
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 198
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Book Description
L'étude menée s'attache à évaluer le potentiel d'activation du laitier de haut fourneau dans un liant ternaire constitué de ciment alumineux, de sulfate de calcium et de laitier. Dans ce système ternaire, le constituant majoritaire est le sulfate de calcium. Le potentiel d'un tel système n'est pas encore connu mais cette étude vise à renseigner sur les principaux avantages et limites d'utilisation. D'un point de vue des propriétés d'usage de ce liant, la prise, le durcissement rapide et la montée des résistances sont assurés par le liant ettringitique. Ensuite, et uniquement si la dessiccation est évitée, le laitier de haut fourneau réagit et dans ce cas, l'apport du laitier dans de tels systèmes est double. Il contribue à l'augmentation des performances mécaniques à moyen et long terme et à limiter l'expansion sous eau. D'un point de vue de la compréhension des mécanismes d'hydratation, une démarche expérimentale originale est mise en place et dévoile le potentiel du laitier. Elle est basée sur la comparaison des performances obtenues avec différentes cures. Le potentiel d'hydratation du laitier est amplifié lorsque le système subit un séchage puis une réhydratation. Cependant, les techniques utilisées (diffraction des rayons X et calorimétrie différentielle à balayage) ne sont pas adaptées au suivi et à la quantification de laitier consommé. Ainsi, la compréhension de l'hydratation s'appuie sur des techniques dites indirectes. Une semi-quantification par diffraction des rayons X est réalisée pour le suivi et l'évaluation de la mayénite, le sulfate de calcium (anhydre ou dihydraté), la syngénite et l'ettringite, l'analyse thermogravimétrique permet de mesurer le degré d'hydratation du système, et la porosimétrie mercure informe sur les changements microstructuraux. La plus grosse difficulté dans ces travaux a porté sur le suivi et la quantification des phases amorphes (anhydres ou hydratées), telles que le laitier, les gels de C-S-H et d'AH3, et c'est pour cette raison qu'une approche par modélisation a été mise en place afin d'identifier le rôle de chaque constituant du système ternaire [Ciment Alumineux - Sulfate de Calcium - Laitier] et particulièrement du laitier lors de l'essai de réhydratation. L'approche par modélisation permet de mieux identifier les phénomènes chimiques et physiques ayant lieu lors de l'hydratation du liant. Elle est utilisée pour expliquer les observations macroscopiques (comme les performances mécaniques) et aide à déterminer les cinétique d'hydratation dans le milieu poreux. Le modèle utilisé n'est pas encore parfaitement au point mais il a permis d'identifier les différentes séquences d'hydratation (à savoir que le liant ettringitique réagit dans les premiers instants et qu'ensuite, l'hydratation de l'anhydrite entraine la formation de gypse et l'hydratation du laitier est effective à long terme) et de confirmer que la réaction du laitier est lente.
Author: Agnieszka Jędrzejewska
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3031332113
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 1363
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Book Description
This book highlights the latest advances, innovations, and applications in cement-based materials (CBM) and concrete structures, as presented by leading international researchers and engineers at the International RILEM Conference on synergizing expertise toward sustainability and robustness of CBM and concrete structures (SynerCrete), held in Milos Island, Greece, on June 14-16, 2023. The aim of the conference was to discuss and arouse progress in research, development, and application of CBM and structural concrete through combination of expertise from distinct fields of knowledge, such as performance-based design, 3D modeling for analysis/design, building information modeling, and even robotics, while keeping focus on multiscale approaches at time and spatial levels. It covers a diverse range of topics concerning alternative concrete formulations for adaptation to climate change, performance-based and multiphysics/multiscale design and innovative testing, structural health monitoring and maintenance management, integral BIM-based planning, and resource-responsible building. The contributions, which were selected by means of a rigorous international peer-review process, present a wealth of exciting ideas that will open novel research directions and foster new multidisciplinary collaborations. The two volumes encompass more than 200 original contributions in the field.
Author: Semra Aydin Gunay
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 209
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Book Description
Les propriétés mécaniques des ciments hydratés nécessitent d'être optimisées suivant la nature des ciments produits. Parmi les facteurs d'optimisation, l'ajout de sulfate de calcium destiné à réguler la réactivité de l’aluminate tricalcique (C3A), en quantité et en qualité, dans le ciment est un paramètre primordial. Enjeu industriel majeur, cette notion d'Optimum de sulfatage mérite aujourd'hui du fait de l'avancement des connaissances sur les mécanismes d'hydratation de chacune des phases du ciment qu'une étude lui soit entièrement consacrée. La démarche adoptée pour répondre à cette problématique a été l’étude de système simple que l’on a compliqué petit à petit. L’évolution de l’hydratation du ciment, de la porosité et des propriétés mécaniques du ciment ont été déterminés à différentes échéances. Le premier système étudié était le mélange C3S/gypse, l'objectif était de déterminer s'il existait un effet optimal du sulfate de calcium sur l'hydratation et les résistances mécaniques du C3S tel que présenté dans la littérature [1]. Les résultats ont montré qu’il n’existait pas d’optimum de sulfatage dans le système C3S/gypse mais qu’il existait un effet spécifique du sulfate de calcium sur l’hydratation et les propriétés mécaniques du C3S. L’adsorption des sulfates à la surface des C-S-H serait à l’origine de la modification du processus de germination croissance des C-S-H qui aurait pour conséquence l’augmentation du degré d’hydratation du C3S et des résistances en compression. Le deuxième système étudié était le clinker biphasique C3S/C3A cobroyé avec du semi-hydrate et avec du gypse. Un optimum de sulfatage a bien été observé, cet optimum se décale avec le temps vers les fortes teneurs en sulfate comme dans les cimenteries. L’optimum de sulfatage a été constaté lorsque l’hydratation du C3S, pendant la période accélérée, a lieu simultanément ou légèrement avant le pic exothermique dû à la forte dissolution du C3A et à la précipitation d’Afm. Il a été montré que la présence d’AFm pendant la période accélérée de l’hydratation du C3S, serait à l’origine de la modification observée de la microstructure de la pâte de ciment : la porosité augmente avec l’ajout du sulfate de calcium mais l’assemblage des hydrates est plus dense
Author: Sylvain Stephant
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 219
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Book Description
L'utilisation de ciment à haute teneur en laitier est envisagée dans le cadre du conditionnement des déchets nucléaires. Dans ce contexte, il est nécessaire de connaître les propriétés structurales et de transport des gaz formés par la radiolyse de l'eau contenue dans cette matrice. Selon la littérature, ces propriétés sont impactées par l'ajout de laitier de haut-fourneau. L'objectif de cette thèse est de relier les processus d'hydratation des ciments au laitier aux propriétés de transport des gaz. La première partie de cette étude est consacrée à l'étude de l'hydratation des ciments au laitier. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du silicium et de l'aluminium a été utilisée pour suivre l'évolution de la quantité des différentes phases anhydres du clinker (C3S, C2S, C3A et C4AF) et des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier (SiO2, Al2O3, MgO et SO3). La quantité de calcium dissoute provenant du laitier a, quant à elle, été déduite en comparant la quantité de portlandite [Ca(OH)2] mesurée par ATG avec celle calculée par un logiciel de spéciation chimique (Phreeqc). Cette approche a permis de déterminer l'évolution du degré d'hydratation des principaux oxydes de la phase vitreuse du laitier dont une dissolution progressive (comparé au clinker) et incongruente (la vitesse de dissolution des différents oxydes et différente) a ainsi pu être mise en évidence. Cette plus faible réactivité du laitier a pu être mise en relation, pour un temps donné, avec la diminution de la quantité d'eau liée au ciment, de la contraction chimique et de la chaleur dégagée. La prise en compte quantitative de la dissolution des phases du clinker et des oxydes du laitier permet une description plus précise de la minéralogie. La deuxième partie de ce travail porte sur l'évolution de la microstructure et de son influence sur les propriétés de transport en phase gazeuse (diffusion et perméabilité). L'évolution du coefficient de diffusion effectif à l'hélium et à l'azote et de la perméabilité intrinsèque a été suivie au cours du temps et comparée à l'évolution de certaines grandeurs, telles que la porosité globale, le diamètre d'entrée critique, la surface spécifique et le degré de connectivité des pores. Les résultats montrent une diminution du coefficient de diffusion effectif et de la perméabilité au cours du temps, ce qui a pu être relié, pour un même matériau, à la diminution de la porosité totale. Une réduction de ces propriétés avec la teneur croissante de laitier a également été observée. Cette baisse est liée à une diminution de la porosité capillaire et à une augmentation de la nanoporosité, due à une modification de la microstructure des C-S-H. La dernière partie de ce projet concerne la relation entre les processus d'hydratation, la microstructure et les propriétés de transport. Dans ce but, des bilans volumiques des réactions d'hydratation ont été réalisés en considérant de façon indifférenciée ou séparée chaque phase du ciment. La prise en compte séparée des différentes phases du ciment permet d'évaluer avec une précision de 10 % la porosité totale, la teneur en eau liée et le volume de contraction chimique. Cette description permet d'expliquer les variations des propriétés de transport d'un même matériau dans la durée. Pour établir ce lien au cours du temps et pour tous les ciments, le volume apparent des C-S-H a été recalculé pour rendre compte de la microstructure de ces hydrates.
Author: Laurent Steger
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 244
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Book Description
Les laitiers de hauts fourneaux sont un coproduit de l'industrie métallurgique, utilisés dans les ciments composés (CEM II & III) en substitution partielle du clinker portland et reconnus notamment pour leurs avantages en termes d'abaissement de chaleur d'hydratation, d'augmentation des performances de durabilité et de réduction du bilan carbone des bétons. Bien qu'atteignant des performances mécaniques ultimes comparables voire supérieures au ciment portland (CEM I), les liants proposant de forts taux de laitier voient le développement de leur résistance mécanique fortement ralenti. Ce phénomène s'explique par une réactivité plus faible du laitier qui nécessite des conditions "d'activation" pour réagir correctement. Il existe divers additifs ayant pour effet d'accélérer le durcissement des ciments, parmi lesquels le chlorure de calcium montre les meilleures performances. Les effets du chlorure de calcium sont particulièrement importants durant les premiers jours de l'hydratation. Cependant, leur usage est fortement règlementé en raison de l'effet corrosif du chlore sur les aciers du béton armé. Les objectifs de la thèse visent à étudier les mécanismes d'action du chlorure de calcium sur les matrices ciment-laitier durant les premiers jours d'hydratation. Un panel de techniques expérimentales a été utilisé pour identifier spécifiquement l'action des chlorures sur le laitier et le ciment. Des couplages DRX-Analyse d'Images MEB et RMN montrent que le chlorure de calcium entraîne une précipitation accélérée de portlandite et d'ettringite, issus de l'augmentation du taux de réaction du clinker. Le démarrage de la réaction du laitier s'opère après environ 12 heures, et n'est pas impacté par le chlorure de calcium. En revanche, le taux de réaction du laitier augmente en présence de l'accélérateur. On observe la formation rapide, importante et exclusive de Sels de Friedel en présence de chlorure, en remplacement des AFm sulfatés et/ou carbonatés. L'augmentation du taux de réaction des phases anhydres entraîne la précipitation de C-S-H supplémentaire. Cette formation de Sels de Friedel et de C-S-H provoquent un remplissage plus rapide de la porosité et l'augmentation des performances mécaniques.
Author: Ahcéne Ait Kettout
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 298
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Book Description
L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CE TRAVAIL EST DE DIFFERENCIER L'ACTION DES SULFATES DE CALCIUM-GYPSE ET ANHYDRITE - SUR LE CONTROLE DU DEBUT D'HYDRATATION DU CLINKER PORTLAND, EN PRESENCE D'ADJUVANTS ORGANIQUES. L'ETUDE DU PASSAGE DES IONS SULFATES EN SOLUTION, A MONTRE QUE LA DISSOLUTION DES SULFATES DEPEND DU MILIEU. AINSI, DANS L'EAU PURE LA QUANTITE D'IONS SULFATES LIBEREE PAR L'ANHYDRITE EST SUPERIEURE A CELLE LIBEREE PAR LE GYPSE, ET CECI EN PRESENCE OU NON DE FLUIDIFIANTS. PAR CONTRE DANS UNE SUSPENSION DE CIMENT, LE GYPSE SE DISSOUT EN PLUS GRANDE QUANTITE QUE L'ANHYDRITE. LE CONTROLE DE L'HYDRATATION DU CIMENT PORTLAND DEPEND DE LA QUANTITE D'IONS SULFATES EN SOLUTION ET DE LA TENEUR EN ALUMINATE TRICALCIQUE. A CIMENT A FAIBLE TENEUR EN ALUMINATE TRICALCIQUE (C#3A9%) ; L'HYDRATION EST NORMALE QUELLE QUE SOIT LA NATURE DU SULFATE DE CALCIUM ADDITIONNE ET QUEL QUE SOIT LE FLUIDIFIANT INCORPORE. CELA EST DU AU FAIT QUE LA QUANTITE D'IONS SULFATES PRESENTS EN SOLUTION, EST SUFFISANTE POUR LE CONTROLE DE LA PHASE ALUMINATE. B CIMENT A FORTE TENEUR EN ALUMINATE TRICALCIQUE (C#3A9%) ; LE CONTROLE DE L'HYDRATATION DE CE TYPE DE CIMENT DEPEND DE LA NATURE DU SULFATE DE CALCIUM UTILISE. * LE GYPSE SE DISSOUT EN QUANTITE SUFFISANTE POUR CONTROLER CORRECTEMENT L'HYDRATATION DE LA PHASE ALUMINATE MEME EN PRESENCE DE FLUIDIFIANTS. * PAR CONTRE, L'ANHYDRITE NE LIBERE PAS SUFFISAMMENT D'IONS SULFATES POUR CONTROLER L'HYDRATATION DES ALUMINATES QUI FORMENT RAPIDEMENT DES ALUMINATES DE CALCIUM HYDRATES. LE MEME RESULTAT A ETE OBSERVE LORS DE L'INCORPORATION DE FLUIDIFIANTS A BASE DE CONDENSAT DE NAPHTALENE OU DE MELAMINE. EN ADDITIONNANT UN FLUIDIFIANT A BASE DE LIGNOSULFONATE GLUCONATE DE SODIUM, ON A DECELE LA FORMATION DE MONOSULFOALUMINATES DE CALCIUM ET UNE MAUVAISE CRISTALLISATION DES COMPOSES HYDRATES FORMES (ETTRINGITE ET PORTLANDITE)
Author: Tien Dung Nguyen
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 190
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Book Description
Les sulfates de calcium sont des matériaux économiques et écologiques. Pourtant leur utilisation dans le domaine de la construction est assez limitée du fait de leur sensibilité à l'eau. La capacité des ciments alumineux (CAC) à diminuer la sensibilité à l'eau des sulfates de calcium ainsi que les mécanismes d'insensibilisation ont été étudiés. L'insensibilisation à l'eau des sulfates de calcium a été réalisée par ajout de faibles quantités de ciment alumineux (≤ 30%). Quatre sulfates de calcium de nature différente : gypse, hémi-hydrate [alpha] et [beta], anhydrite synthétique ont été étudiés. L'étude des mécanismes d'insensibilisation à l'eau des sulfates de calcium par ajout du ciment Fondu, menée à différentes analyses de la microstructure : IR, DRX, ATD-TG, MEB, a mis en évidence deux approches : la formation de l'ettringite insoluble et la formation du gel d'AH3 qui colle les grains de sulfate de calcium soluble. La nature des phases cristallochimiques du ciment alumineux a des influences sur les caractéristiques mécaniques, la sensibilité à l'eau ainsi que la durabilité des mélanges [sulfate de calcium / CAC]. L'étude des mélanges [anhydrite synthétique / laitier / CAC] offrent des perspectives intéressantes notamment concernant le développement des liants à faible empreinte CO2.
Author: J L Provis
Publisher: Elsevier
ISBN: 1845696387
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 469
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Book Description
A geopolymer is a solid aluminosilicate material usually formed by alkali hydroxide or alkali silicate activation of a solid precursor such as coal fly ash, calcined clay and/or metallurgical slag. Today the primary application of geopolymer technology is in the development of reduced-CO2 construction materials as an alternative to Portland-based cements. Geopolymers: structure, processing, properties and industrial applications reviews the latest research on and applications of these highly important materials.Part one discusses the synthesis and characterisation of geopolymers with chapters on topics such as fly ash chemistry and inorganic polymer cements, geopolymer precursor design, nanostructure/microstructure of metakaolin and fly ash geopolymers, and geopolymer synthesis kinetics. Part two reviews the manufacture and properties of geopolymers including accelerated ageing of geopolymers, chemical durability, engineering properties of geopolymer concrete, producing fire and heat-resistant geopolymers, utilisation of mining wastes and thermal properties of geopolymers. Part three covers applications of geopolymers with coverage of topics such as commercialisation of geopolymers for construction, as well as applications in waste management.With its distinguished editors and international team of contributors, Geopolymers: structure, processing, properties and industrial applications is a standard reference for scientists and engineers in industry and the academic sector, including practitioners in the cement and concrete industry as well as those involved in waste reduction and disposal. - Discusses the synthesis and characterisation of geopolymers with chapters covering fly ash chemistry and inorganic polymer cements - Assesses the application and commercialisation of geopolymers with particular focus on applications in waste management - Reviews the latest research on and applications of these highly important materials
Author: F. Pacheco-Torgal
Publisher: Elsevier
ISBN: 1782422889
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 855
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Book Description
This book provides an updated state-of-the-art review on new developments in alkali-activation. The main binder of concrete, Portland cement, represents almost 80% of the total CO2 emissions of concrete which are about 6 to 7% of the Planet's total CO2 emissions. This is particularly serious in the current context of climate change and it could get even worse because the demand for Portland cement is expected to increase by almost 200% by 2050 from 2010 levels, reaching 6000 million tons/year. Alkali-activated binders represent an alternative to Portland cement having higher durability and a lower CO2 footprint. - Reviews the chemistry, mix design, manufacture and properties of alkali-activated cement-based concrete binders - Considers performance in adverse environmental conditions. - Offers equal emphasis on the science behind the technology and its use in civil engineering.
Author: V.S. Ramachandran
Publisher: William Andrew
ISBN: 0815517750
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 703
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Book Description
This comprehensive book containing essential information on the applicability of thermal analysis techniques to evaluate inorganic and organic materials in construction technology should serve as a useful reference for the scientist, engineer, construction technologist, architect, manufacturer, and user of construction materials, standard-writing bodies, and analytical chemists. The material scientists at the National Research Council of Canada have established one of the best thermal analysis laboratories in the world. Various types of thermal analysis techniques have been applied successfully to the investigation of inorganic and organic construction materials. These studies have provided important information on the characterization of raw as well as finished materials, quality control, quantitative estimation, interrelationships between physical, chemical, mechanical, and durability characteristics. Information on the application of thermal analysis to construction materials is dispersed in literature and hence the IRC scientists embarked on producing a handbook, the first of its kind, incorporating the latest knowledge available in this field of activity. Almost all important construction materials have been included.
